Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp xử lý sập lở than ở gương lò chợ cơ giới hóa đồng bộ 7 3, vỉa 7, công ty than hà lầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ QUỐC HƢNG NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÝ SẬP LỞ THAN Ở GƢƠNG LÕ CHỢ CƠ GIỚI HĨA ĐỒNG BỘ 7-3, VỈA 7, CƠNG TY THAN HÀ LẦM Ngành: Khai thác mỏ Mã số : 8520603 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN XUÂN HÀ HÀ NỘI – 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Trần Xuân Hà Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Vũ Quốc Hƣng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU CHƢƠNG PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT - MỎ VỈA CÔNG TY THAN HÀ LẦM VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÍ 1.1 Điều kiện địa chất mỏ vỉa công ty than Hà Lầm 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo địa chất mỏ vỉa 1.1.2 Điều kiện Địa chất thủy văn khu vực lò chợ 1.1.3 Điều kiện Địa chất cơng trình khu vực lị chợ 1.1.4 Điều kiện địa chất - mỏ điều kiện công nghệ ảnh hƣởng tới khai thác lò chợ CGH 7-3 vỉa 1.2 Lựa chọn công nghệ khai thác hợp lí cho vỉa 14 1.2.1 Lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện địa chất mỏ, điều kiện công nghệ Công ty CP than Hà Lầm-Vinacomin 14 1.2.2 Thiết kế sơ đồ công nghệ khai thác cho lò chợ CGH đồng 7-3 19 1.3 Nhận xét 43 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÍ SẬP LỞ MẶT GƢƠNG CỦA THAN TRONG ĐIỀU KIỆN VỈA MỎ THAN HÀ LẦM 44 2.1 TỔNG QUAN KINH NGHIỆM ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÍ SẬP LỞ MẶT GƢƠNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 44 2.1.1 Tổng quan kinh nghiệm áp dụng giải pháp xử lí sập lở mặt gƣơng giới 44 2.1.2 Tổng quan kinh nghiệm áp dụng giải pháp xử lí sập lở mặt gƣơng Việt Nam 57 2.1.3 Nhận xét 63 2.2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BƠM ÉP NƢỚC NHẰM XỬ LÍ SẬP LỞ MẶT GƢƠNG LỊ CHỢ 64 iii 2.2.1 Đặt vấn đề 64 2.2.2 Cơ sở khoa học thi công khoan ép nƣớc tăng độ liên kết than 64 2.3 GIẢI PHÁP BƠM ÉP NƢỚC LÒ CHỢ VỈA 7-3 64 2.3.1 Giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan ngắn 64 2.3.2 Giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan dài 65 CHƢƠNG KẾT QUẢ ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP BƠM ÉP NƢỚC NHẰM GIẢM THIỂU HIỆN TƢỢNG SẬP LỞ MẶT GƢƠNG TẠI VỈA 68 3.1 Lựa chọn khu vực thiết kế 68 3.2 Tính tốn xây dựng hộ chiếu bơm ép nƣớc lỗ khoan dài lò chợ 7-368 3.3 Lựa chọn thiết bị khoan bơm ép nƣớc vào vỉa than 72 3.4 Tính toán tiêu kinh tế kỹ thuật giải pháp bơm ép nƣớc 76 3.5 Kết nghiên cứu áp dụng giải pháp phun ép nƣớc gia tăng độ lien kết than nhằm hạn chế tụt khai thác lị chợ giới hóa công ty than Hà Lầm 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp kết phân tích mẫu lý đá vách, trụ, kẹp vỉa Bảng 1.2- thống kê kết thí nghiệm loại đá kẹp vỉa Bảng 1.3- Phân cấp mức độ biến đổi chiều dày Bảng 1.4- Bảng phân loại độ cứng than .10 Bảng 1.5 Bảng phân loại than theo hệ số kháng nén .11 Bảng 1.6 Bảng phân loại than theo hệ số kháng cắt .11 Bảng 1.7 Bảng lựa chọn loại dàn chống theo đá trụ 13 Bảng 1.8 Thông số kỹ thuật dàn chống thủy lực 25 Bảng 1.9 Đặc tính kỹ thuật máy khấu MG300/730-WD1 .28 Bảng 1.10 Đặc tính kỹ thuật máng cào 29 Bảng 1.11 Các thiết bị lị chợ giới hóa khai thác .31 Bảng 1.12 Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống khai thác lò chợ CGH đồng 43 Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật máy khoan ZSQT-35 .73 Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật số máy khoan lỗ khoan dài .73 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật máy bơm BRW200/31,5 75 Bảng 3.4 - Bảng tiêu KTKT giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan dài 76 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Thiết bị đo hệ số kháng cắt than 11 Hình 1.2 Sơ đồ chuẩn bị lò chợ CGH đồng 7-3 vỉa 22 Hình 1.3: Hình dàn độ ZFG9600/23/37 .24 Hình 1.4 Mơ hình áp lực tác dụng lên dàn chống 26 Hình 1.5 Sơ đồ phân bố áp lực mỏ 26 Hình 1.6 Hình máy khấu MG300/730-WD1 28 Hình 1.7 Máng cào SGZ 764/400 30 Hình 1.8 Sơ đồ cơng nghệ khai thác lị chợ giới hóa 32 Hình 1.9 Hộ chiếu khai thác lị chợ áp dụng thử nghiệm giới hóa đồng .33 Hình 1.10 Biểu đồ tổ chức sản xuất khấu than lò chợ CGH đồng 7-3 vỉa .41 Hình 1.11 Biểu đồ nhân lực bố trí lò chợ CGH đồng 7-3 vỉa .42 Hình 2.1 Phƣơng pháp bơm ép vữa xi măng gia cƣờng đất đá q trình đào lị bằng, lò nghiêng 46 Hình 2.2 Dây chuyền công nghệ bơm ép vữa xi măng gia cƣờng q trình đào lị lị nghiêng 46 Hình 2.3 Sơ đồ khoan bơm ép sét - xi măng sân giếng mức -960, mỏ Nagolchanskaya, Liên Xô (cũ) 47 Hình 2.4 Kết cấu lỗ khoan sử dụng phƣơng pháp sét hóa 47 Hình 2.5 Phƣơng pháp gia cố đất đá Bitum 48 Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý phƣơng pháp đóng băng đất đá .49 Hình 2.7 Sơ đồ gia cƣờng đất đá hóa chất 52 Hình 2.8 Các linh phụ kiện cơng tác bơm ép hóa chất 53 Hình 2.9 Gia cƣờng gƣơng lị chợ q trình khai thác 54 Hình 2.10 Gia cƣờng phạm vi ngã ba lò chợ với lò dọc vỉa 54 Hình 2.11 Sơ đồ bố trí lỗ khoan bơm ép nƣớc lò chợ 55 Hình 2.12 Gƣơng đào lị trƣớc sau bơm ép nƣớc mỏ Oa Bắc 56 Hình 2.13 Phƣơng pháp gia cố đất đá xi măng đào lò qua phay FA Công ty than Mạo Khê 58 Hình 2.14 Phƣơng pháp gia cố đất đá xi măng đào lò qua phay lò vi xuyên vỉa +131 khu Đông Vàng Danh, Công ty than Đồng Vông 59 Hình 2.15 Hộ chiếu khoan lỗ khoan phục vụ bơm hóa chất 61 Hình 2.16 Kết sau thực bơm hóa chất vị trí thi cơng .62 Hình 2.17 Bơm ép nƣớc lỗ khoan ngắn 65 Hình 2.18 Bơm ép nƣớc lỗ khoan dài .66 Hình 2.19 Bơm ép nƣớc lỗ khoan dài rẻ quạt hỗn hợp 66 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý giải pháp bơm ép nƣớc 68 Hình 3.2 Hộ chiếu khoan bơm ép nƣớc lỗ khoan dài 72 Hình 3.3 Máy khoan ZDY-1250 74 Hình 3.4 Ống chống nút bịt lỗ khoan 76 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong lộ trình phát triển ngành than, việc đại hóa mỏ than hầm lị yếu tố quan trọng, phục vụ đắc lực nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc Một số mỏ than vùng Quảng Ninh triển khai lắp đặt thiết bị giới hóa vào lị chợ phục vụ khai thác than nhằm giảm thiểu sức lao động tăng suất lao động, nâng cao mức độ an toàn Trong năm qua, mỏ than Hà Lầm khai thác than phần dƣới mức 50 với sản lƣợng hầm lị bình qn 1,5 triệu tấn/năm Với tốc độ tăng trƣởng bình quân kinh tế quốc dân năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ than ngày gia tăng để phục vụ sản xuất điện, xi măng, thép nƣớc xuất khẩu; Đặc biệt năm trở lại đây, Cơng ty nói riêng tồn ngành than nói chung, tăng sản lƣợng khai thác hầm lò sản lƣợng than khai thác cơng nghệ giới hóa (CGH), giảm sản lƣợng than khai thác lộ thiên tất yếu, cấp thiết nhằm giảm thiểu sức lao động tăng suất lao động, nâng cao mức độ an tồn Trong năm 2018, Cơng ty tăng sản lƣợng than khai thác dự kiến 2,9 triệu tấn, có 2,4 triệu khai thác công nghệ CGH Trong năm 2016, Dự án đầu tƣ khai thác phần dƣới mức -50, mỏ than Hà Lầm- Công ty than Hà Lầm, Công ty đầu tƣ mua sắm lắp đặt thiết bị khai thác lị chợ giới hóa đồng 7-2.1 vỉa 7, công suất 1,2 triệu tấn/năm Đây dây chuyền thiết bị thứ sau dây chuyền công nghệ giới hóa lị chợ 11-1.14 vỉa 11, cơng suất 600.000 tấn/năm ( Lò chợ đƣợc lắp đặt đƣa vào khai thác tháng 4/2015), có quy mơ lớn giá trị đầu tƣ, công suất thiết kế Với trữ lƣợng cơng nghiệp lị 7-3 vỉa gần 3,2 triệu (Tài liệu có độ tin cậy cao, cụ thể độ tin cậy tăng lên từ 33% đến 88%), chiều dày vỉa trung bình 18,07m, Góc dốc: 2 20 độ, Chiều dài theo phƣơng: 350m Đây điều kiện thuận lợi, phù hợp để áp dụng công nghệ giới hóa Để áp dụng hiệu trình khai thác than song song với vấn đề lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp vấn đề nghiên cứu, xử lí sập lở than gƣơng lò chợ nhằm đảm bảo sản lƣợng Trong thơng số lị chợ 7-3 vỉa nhƣ sau: chiều dài lò chợ 150m; chiều cao khấu 3m; chiều cao hạ trần thu hồi than 15,07m Trong q trình khai thác tính chất mềm yếu bở rời với chiều cao thu hồi than lớn thƣờng xun xảy tƣợng sập lở gƣơng lò chợ gây nhiều khó khăn cho việc thực chu kỳ sản xuất lị chợ Trƣớc thực trạng cần nghiên cứu áp dụng biện pháp phòng chống sập lở gƣơng lị chợ nhằm trì sản xuất để đáp ứng sản lƣợng thiết kế 1,2 triệu tấn/năm Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài - Đối tƣợng nghiên cứu: Hiện tƣợng sập lở mặt gƣơng lị chợ giới hóa đồng - Phạm vi nghiên cứu: Lị chợ 7-3 vỉa cơng ty than Hà Lầm Mục đích đề tài - Nghiên cứu lựa chọn biện pháp xử lí sập lở gƣơng lò chợ 7-3 vỉa - Áp dụng thử nghiệm giải pháp xử lí sập lở mặt gƣơng có hiệu nhằm tăng sản lƣợng lị chợ, tăng suất lao động công nhân khai thác lị chợ đảm bảo an tồn lao động sản lƣợng thiết kế Nội dung nghiên cứu - Phân tích đánh giá điều kiện địa chất vỉa mỏ than Hà Lầm lựa chọn công nghệ giới hóa hợp lí - Tổng quan giải pháp xử lí sập lở mặt gƣơng lị chợ giới Việt Nam qua lựa chọn giải pháp hợp lí áp dụng cho lị chợ 7-3 vỉa công ty than Hà Lầm - Kết áp dụng phƣơng pháp bơm ép nƣớc nhằm giảm thiểu tƣợng sập lở mặt gƣơng vỉa Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp phân tích tổng hợp tài liệu - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Phƣơng pháp thống kê phân tích - Phƣơng pháp thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài */ Ý nghĩa khoa học: -Phân tích lựa chọn dƣợc giải pháp xử lí sập lở gƣơng lị chợ có sở khoa học */ Thực tiễn: Là tài liệu tham khảo cho cán nghiên cứu vấn đề xử lí sập lở mặt gƣơng lò chợ Cơ sở tài liệu - Tài liệu địa chất vỉa than Công ty cổ phần than Hà LầmVinacomin - Tài liệu trạng khai thác Công ty cổ phần than Hà LầmVinacomin - Thiết kế vẽ thi công công nghệ khai thác áp dụng Công ty cổ phần than Hà Lầm Qua xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Mỏ Địa Chất, Phòng Đào tạo sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm lị, Cơng ty cổ phần than Hà Lầm - Vinacomin giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Đặc biệt hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình PGS.TS Trần Xuân Hà thầy giáo Bộ mơn Khai thác Hầm lị, trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất Đồng thời xin chân thành cảm ơn nhà khoa học, bạn đồng nghiệp ngƣời thân tạo điều kiện, động viên giúp đỡ tơi hồn thành luận văn 66 a Khoan từ xuống b Khoan từ lên c Khoan từ hai phía Hình 2.18 Bơm ép nƣớc lỗ khoan dài Trƣờng hợp bố trí mạng lỗ khoan dài song song từ phía (hình 2.18a 2.18b), lỗ khoan thƣờng đƣợc thi cơng từ lị dọc vỉa vận tải lị dọc vỉa thơng gió lị chợ Khoảng cách lỗ khoan mạng phụ thuộc vào bán kính thẩm thấu nƣớc điều kiện cụ thể than, đảm bảo giảm tối đa chi phí cho công tác khoan bơm ép nƣớc nhƣng đạt hiệu tăng độ liên kết khối than cao Đồng thời đảm bảo tốc độ khoan bơm ép nƣớc tiến trƣớc phù hợp với tốc độ tiến gƣơng không làm ảnh hƣởng đến cơng tác khai thác lị chợ Vị trí khoan bơm ép nƣớc tiến trƣớc gƣơng thƣờng bố trí cách gƣơng khấu từ 20  30 m đảm bảo thời gian gƣơng lị chợ khấu đến khối than đƣợc bơm ép nƣớc đạt độ liên kết ổn định Giải pháp có ƣu điểm số lƣợng lỗ khoan dịch chuyển vị trí khoan ít, phạm vi thẩm thấu bơm ép lớn, cơng tác khoan đƣợc thực lị dọc vỉa vận tải thơng gió nên khơng ảnh hƣởng đến cơng tác sản xuất lị chợ, thời gian bơm ép cho lỗ dài nên khả làm ƣớt đồng a Lỗ khoan dạng rẻ quạt b Lỗ khoan hỗn hợp Hình 2.19 Bơm ép nƣớc lỗ khoan dài rẻ quạt hỗn hợp Trong trƣờng hợp bố trí mạng lỗ khoan dài lỗ khoan kiểu rẻ quạt từ lị 67 thơng gió vận tải (hình 2.19.a), dọc theo lị dọc vỉa thơng gió vận tải, bố trí trạm khoan bơm ép nƣớc cách từ 50  60 m theo phƣơng Tại trạm khoan bơm, đƣờng lị chật hẹp khơng đủ khơng gian để thao tác tiến hành đào cúp vào hơng lị để đặt máy khoan Tại trạm khoan, lỗ khoan đƣợc khoan từ cúp với chiều dài từ 30  65 m (thay đổi phụ thuộc chiều dài gƣơng lị chợ), góc hợp lỗ khoan liền kề từ 100  250 68 CHƢƠNG KẾT QUẢ ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP BƠM ÉP NƢỚC NHẰM GIẢM THIỂU HIỆN TƢỢNG SẬP LỞ MẶT GƢƠNG TẠI VỈA 3.1 Lựa chọn khu vực thiết kế Trên sở giải pháp bơm ép nƣớc đề xuất, tác giả lựa chọn khu vực áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan ngắn bơm ép nƣớc lỗ khoan dài lò chợ giới hóa 7-3 Sơ đồ nguyên lý giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan ngắn lỗ khoan dài xem hình 4.20 Bơm ép nước lỗ khoan ngắn Bơm ép nước lỗ khoan dài Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý giải pháp bơm ép nƣớc - Đường ống cấp nước; - Máy bơm; - Đồng hồ lưu lượng; 4- Đồng hồ áp suất; - Van; - Đồng hồ áp suất; - Nút bịt lỗ khoan; - Lỗ khoan 3.2 Tính tốn xây dựng hộ chiếu bơm ép nƣớc lỗ khoan dài lò chợ 7-3 a Xác định áp suất bơm ép nước lỗ khoan dài Theo kinh nghiệm áp dụng bơm ép nƣớc lỗ khoan dài số mỏ hầm lị Trung Quốc có tính chất than tƣơng tự nhƣ vỉa 7-3 mỏ than Hà Lầm, áp suất bơm ép nƣớc hợp lý thƣờng từ  10 MPa, thiết kế chọn áp suất bơm ép nƣớc lò dọc vỉa vận tải thơng gió lị chợ giới hố 7-3 8,0 MPa 69 b Xác định đường kính lỗ khoan Theo kinh nghiệm số mỏ hầm lò Trung Quốc, đƣờng kính lỗ khoan áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan dài đƣờng kính lỗ khoan thƣờng từ 75÷ 100 Căn vào thiết bị khoan có Cơng ty than Hà Lầm thiết kế chọn đƣờng kính lỗ khoan dài 75 c Xác định khoảng cách lỗ khoan Khoảng cách lỗ khoan đƣợc xác định dựa sở bán kính thẩm thấu nƣớc hiệu từ lỗ khoan bơm ép Bán kính thẩm thấu nƣớc từ lỗ khoan gƣơng lị chợ đƣợc tính tốn theo cơng thức Karanphilov nhƣ sau: R = 1,54 k t.H ro o , (m)  n Trong đó: k - Hệ số thấm khối than, theo kết thí nghiệm xác định hệ số thẩm thấu chƣơng ta có k = 0,000360 cm/s = 0,328 (m/ng.đ); t - Thời gian bơm ép nƣớc lỗ khoan, theo kinh nghiệm Trung Quốc bơm ép lỗ khoan dài, t = ÷ ngày, chọn t = 1,5 (ngày); H - Áp lực bơm nƣớc, bơm ép lỗ khoan dài, H = 8,0 MPa = 815,8 (mH2O); ro - Bán kính lỗ khoan bơm ép nƣớc, với đƣờng kính lỗ khoan lựa chọn 75, ta có ro = 0,0375 (m); β - Hệ số nhồi đầy nƣớc phạm vi bơm ép nƣớc, β = 0,7 ÷ 0,9; chọn β = 0,7; n - Hệ số rỗng khối than cần bơm ép, theo kết thí nghiệm chƣơng ta có n = 0,051; Thay số vào cơng thức tính tốn ta đƣợc bán kính thẩm thấu nƣớc hiệu bơm ép nƣớc lỗ khoan dài là: R = 11,4 (m) Để đảm bảo bơm ép nƣớc có hiệu khoảng cách lỗ khoan bơm nƣớc liền kề phải nằm 70 giới hạn  2.R, thiết kế lựa chọn khoảng cách lỗ khoan bơm ép nƣớc lỗ khoan dài lò chợ 14-5-5 20,0 (m) d Xác định chiều dài lỗ khoan Khi bơm ép nƣớc mạng lỗ khoan từ hai phía lị dọc vỉa thơng gió lị dọc vỉa vận tải lị chợ, chiều dài lỗ khoan đƣợc tính tốn theo công thức sau: Llk  Llc  R , (m) Trong đó: Llc - Chiều dài lị chợ, lò chợ 7-3, Llc = 150 (m); R - Bán kính thẩm thấu nƣớc từ lỗ khoan, R = 10 (m) Tính tốn ta đƣợc chiều dài lỗ khoan Llk = 63,6 m Để đảm bảo bơm ép nƣớc hiệu quả, thiết kế chọn chiều dài lỗ khoan bơm ép nƣớc từ lị dọc vỉa thơng gió vận tải lò chợ 7-3 65 m e Xác định lượng nước cần bơm cho lỗ khoan Lƣợng nƣớc cần bơm cho lỗ khoan đƣợc tính tốn theo cơng thức sau: W0 W  ) , (m )  W  W0 Qlk = K.h.L.S.t ( Trong đó: K - Hệ số tính đến việc làm ẩm khối than phía trƣớc so với đáy lỗ khoan, theo kinh nghiệm K = 1,2; h - Phạm vi chiều cao gƣơng than cần bơm ép nƣớc, theo kinh nghiệm Trung Quốc bơm ép nƣớc lỗ khoan dài phạm vi chiều cao bơm ép chiếm khoảng 30 ÷ 50% chiều dày vỉa, thiết kế chọn h = 2,0 (m); L - Chiều dài lỗ khoan, bơm ép lỗ khoan dài L = 65,0 (m); S - Khoảng cách lỗ khoan, bơm ép nƣớc lỗ khoan dài, S = 20,0 (m); 71 t - Trọng lƣợng thể tích than,  = 1,41 (T/m3); W - Độ ẩm yêu cầu than sau bơm ép, W = 17,14% ÷ 25,34%, chọn W = 22%; W0 - Độ ẩm tự nhiên than trƣớc bơm ép W0 = 4,0%; Thay số vào công thức tính tốn ta có: - Lƣợng nƣớc cần bơm cho lỗ khoan dài lò chợ 7-3 là: Qlk = 420,0 (m3) f Xác định chiều dài nút lỗ khoan bơm ép nước Căn kết phân tích lựa chọn chiều dài nút lỗ khoan áp dụng giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan trung bình phần trên, bơm ép nƣớc lỗ khoan dài thiết kế chọn chiều dài nút lỗ khoan từ 15 ÷ 20 m g Xây dựng hộ chiếu khoan bơm ép nước Trên sở điều kiện địa chất kỹ thuật khu vực, trạng đƣờng lò dọc vỉa thơng gió vận tải khu vực lị chợ 7-3 thơng số khoan bơm ép nƣớc tính tốn lựa chọn, thiết kế bố trí lỗ khoan bơm ép nƣớc từ lò dọc vỉa nhƣ sau: - Bố trí lỗ khoan kiểu song song từ lị thơng gió lị vận tải, lỗ khoan lò dọc vỉa vận tải so le với lỗ khoan lị dọc vỉa thơng gió Khu vực khoan vị trí cách gƣơng khấu khoảng 20  30 m Tổng số lỗ khoan cần khoan đợt bơm ép 03 lỗ, lỗ khoan có đƣờng kính 75 mm, chiều dài khoan lỗ khoan 65 m, khoảng cách lỗ khoan liền kề 20 m, tổng số mét khoan đợt 195 m - Trên gƣơng khoan hơng lị chiều cao từ lò đến lỗ khoan từ 1,2  1,5 m, góc khoan xiên phía vách vỉa từ 30  50 so với mặt phẳng trụ vỉa Hộ chiếu khoan bơm ép nƣớc gới hóa 7-3 xem hình 3.2 72 Hình 3.2 Hộ chiếu khoan bơm ép nƣớc lỗ khoan dài 3.3 Lựa chọn thiết bị khoan bơm ép nƣớc vào vỉa than a Lựa chọn thiết bị khoan lỗ khoan ngắn Trên sở tham số tính tốn lựa chọn bơm ép nƣớc lỗ khoan trung bình cho thấy, máy khoan phải đảm bảo yêu cầu khoan đƣợc lỗ khoan có chiều dài đến 6,0 m, đƣờng kính khoan 42 Ngồi máy khoan phải có kích thƣớc khối lƣợng nhỏ, tính linh hoạt cao phải thao tác khoan gƣơng lò chợ Từ nguyên tắc vào thiết bị khoan có Cơng ty than Hà Lầm thiết kế chọn máy khoan có mã hiệu ZSQT-35 để phục công tác khoan lỗ khoan ngắn 73 Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật máy khoan ZSQT-35 Thông số kỹ thuật TT Đơn vị Trị số Dẫn động - Khí nén Chiều sâu khoan tối đa M 10 Đƣờng kính khoan Mm 42 Áp suất định mức Mpa 0,5 Mô men định mức N.m 65 Tốc độ vòng quay vòng/phút 350 Khối lƣợng Kg 15 b Lựa chọn thiết bị khoan lỗ khoan dài Trên sở tham số tính tốn lựa chọn cho thấy, máy khoan phải đảm bảo yêu cầu khoan đƣợc lỗ khoan có chiều dài từ đến 65 m lớn hơn, đƣờng kính lỗ khoan 75 Từ nguyên tắc vào thiết bị khoan có Cơng ty than Hà Lầm thiết kế chọn máy khoan có mã hiệu ZDY1250 để phục cơng tác khoan Đặc tính kỹ thuật máy khoan lỗ khoan dài xem bảng 4.2 Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật số máy khoan lỗ khoan dài Trị số TT Thông số kỹ thuật Đơn vị ZDY1250 Độ sâu lỗ khoan M 200 Đƣờng kính lỗ khoan Mm 75 Đƣờng kính cần khoan Mm 42 ÷ 50 Độ nghiêng lỗ khoan Độ ÷ ±90 Tốc độ quay Vịng/phút 80 ÷ 280 Momen xoắn lớn N.m 1200 Lực đẩy khoan kN 36 Trọng lƣợng máy khoan Kg 750 Kích thƣớc D x R x C M 1,85x0,71x1,46 74 Hình 3.3 Máy khoan ZDY-1250 c Lựa chọn thiết bị bơm ép Căn vào áp suất bơm ép nƣớc lựa chọn là 3,0 MPa bơm ép lỗ khoan trung bình 8,0 MPa bơm ép lỗ khoan dài, lƣu lƣợng bơm ép từ 50 ÷ 150 lít/phút, thiết kế lựa chọn thiết bị bơm ép hệ thống bơm dung dịch nhũ hóa lị chợ Khi bơm ép cần thay đổi dung dịch nhũ hóa nƣớc đặt áp suất máy bơm theo mức tính tốn Căn vào áp suất bơm ép lựa chọn thiết bị có Cơng ty than Hà Lầm thiết kế lựa chọn thiết bị bơm ép hệ thống bơm máy bơm BRW200/31,5 Đặc tính máy xem bảng 3.3 Ngồi ra, Cơng ty sử dụng nguồn nƣớc khác đáp ứng đƣợc yêu cầu áp suất nhƣ lựa chọn 75 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật máy bơm BRW200/31,5 Thông số kỹ thuật TT - - Áp suất định mức Áp suất đặt lại bơm ép nƣớc lỗ khoan trung bình Áp suất đặt lại bơm ép nƣớc lỗ khoan dài Đơn vị Trị số MPa 31,5 MPa MPa Lít/phút 200 Vịng/phút 561 Lƣu lƣợng định mức Tốc độ quay trục khuỷu Đƣờng kính piston Mm 50 Hành trình piston Mm 66 Cơng suất động KW 125 Tốc độ quay động Vòng/phút 1.480 Điện áp V 660/1140 d Lựa chọn thiết bị nút lỗ khoan * Lựa chọn thiết bị nút lỗ khoan bơm ép lỗ khoan dài Căn vào chiều dài nút lỗ khoan bơm ép lỗ khoan dài lựa chọn phần cho thấy nút lỗ khoan chế tạo sẵn không đảm bảo chiều dài Ngoài lỗ khoan dài than việc gia cố thành lỗ khoan trình bơm ép nƣớc quan trọng Do thiết kế đề xuất sử dụng ống nhựa PVC đƣờng kính 50 kết hợp sử dụng hóa chất có tính trƣơng lở làm nút lỗ khoan ống chống lỗ khoan Loại ống chống sử dụng có chiều dài ống m, nối với cút nối 50, ống chống có đục lỗ thành ống dùng để giữ thành lỗ khoan ép nƣớc vào vỉa than, ống chống không đục lỗ thành ống dùng để giữ thành lỗ khoan nút lỗ khoan ngăn khơng cho nƣớc bơm ép Kết cấu ống chống nút lỗ khoan dài xem hình 3.4 Cơng tác làm nút bịt: Sử dụng túi hóa chất hai thành phần có tính 76 trƣơng nở quấn xung quanh ống chống không đục lỗ để làm nút bịt Vị trí quấn túi hóa chất cách đầu phía ống chống khơng đục lỗ 1,0 m Các vị trí khoảng cách túi hóa chất 0,4 m Quấn so le sang hai bên thành ống chống Khi quấn túi hóa chất vào ống chống băng dính phải thực nhẹ nhàng khơng để hai thành phần hóa chất phản ứng ngồi lỗ khoan Ống chống không đục lỗ Ống chống đục lỗ Kết cấu nút bịt ống chống lỗ khoan dài Hình 3.4 Ống chống nút bịt lỗ khoan 3.4 Tính tốn tiêu kinh tế kỹ thuật giải pháp bơm ép nƣớc Trên sở hộ chiếu bơm ép nƣớc, thiết kế tính tốn tiêu kinh tế kỹ thuật giải pháp bơm ép nƣớc Kết tính tốn xem bảng 3.4 Bảng 3.4 - Bảng tiêu KTKT giải pháp bơm ép nƣớc lỗ khoan dài TT Tên tiêu Đơn vị Số lƣợng Chiều dài theo phƣơng khu khai thác M 380 Chiều dài lò chợ trung bình theo hƣớng dốc M 150 Chiều dày vỉa trung bình M 18.5 Góc dốc vỉa trung bình độ 13 Tiến độ khai thác chu kỳ M 3,15 77 Tên tiêu TT Đơn vị Số lƣợng Sản lƣợng khai thác chu kỳ T 3100 Số lỗ khoan đợt bơm ép lỗ 03 Chiều dài trung bình lỗ khoan M 65 Chiều dài lỗ khoan đợt bơm ép M 195 10 Khoảng cách lỗ khoan M 20 11 Lƣợng nƣớc bơm ép cho lỗ khoan m3 420 12 Tổng lƣợng nƣớc bơm ép cho đợt m3 1260 13 Chi phí nhân cơng cho đợt bơm ép cơng 18 14 Chi phí mét khoan cho 1000 than khai thác M 10 15 Chi phí nƣớc bơm ép cho 1000 than m3 64 3.5 Kết nghiên cứu áp dụng giải pháp phun ép nƣớc gia tăng độ lien kết than nhằm hạn chế tụt khai thác lị chợ giới hóa cơng ty than Hà Lầm Dựa sở khoa học việc bơm ép nƣớc tăng độ lien kết khối than tƣ liệu tham khảo công ty than Khe Chàm công ty tiến hành lấy mẫu than thí nghiệm xác định số tính chất than ảnh hƣởng đến hiệu bơm ép nƣớc gồm: độ ẩm tự nhiên than, khối lƣợng riêng, khối lƣợng thể tích, khả thẩm thấu Kết cho thấy: độ ẩm tự nhiên than vỉa 72.1 thay đổi từ 4,02% lên đến 8,07%; khối lƣợng riêng thay đổi từ 1,45 lên 1,56g/cm3 ; khối lƣợng thể tích thay đổi từ 1,39 lên 1,43 g/cm3 ;độ rỗng than thay đổi từ 3,8 lên 6,8%; hệ số thẩm thấu than thay đổi từ 3,06.10-4 lên 4,65.10-4 cm/s Trong trình gia cơng mẫu thí nghiệm cho thấy: độ ẩm mẫu nhỏ 8% hạt than khơng có kết dính, dễ nát vụn nên khơng gia cơng đƣợc mẫu, độ ẩm từ 8-28% hạt có kết dính tốt, hình thành tập hạt to dễ tạo mẫu thí nghiệm; độ ẩm lớn 30% mẫu thí nghiệm 78 tƣơng đối bở rời dễ bị phá hủy Ngồi cịn làm thí nghiệm mối quan hệ độ ẩm thực tế lực kết dính, thí nghiệm cho kết mẫu than có độ ẩm nhỏ 7,07% hạt than chƣa thể lien kết với lien kết yếu nên giá trị lực dính kết nhỏ gần nhƣ Khi độ ẩm than từ 7,07 – 25,34% hạt than hình thành kết cầu tập hạt lớn nên giá trị lực dính kết tăng Khi độ ẩm lớn 25,34% làm liên kết suy giảm dẫn tới giá trị lực kết dính giảm Nhƣ để hiệu bơm ép nƣớc đạt tối ƣu nên ép nƣớc tới độ ẩm khoảng từ 17-25,34% để có độ kết dính cao Giữa lực kết dính thời gian có mối quan hệ thiết Khi thời gian phạm vi từ 0-20h giá trị lực kết dính mẫu than tăng dần, thời gian lớn 20h mức độ giảm lực kết dính khơng lớn Do việc bơm ép nƣớc thực khấu gƣơng với khoảng thời gian từ 1-2 ngày Kết nghiên cứu sau trình khai thác thực bơm ép nƣớc lò chợ 7-2.1 cho thấy mang lại hiệu rõ rệt, tăng sản lƣợng khai thác suất lao động q trình khai thác lị chợ Qua thống kê cho thấy tháng năm 2017 chƣa tiến hành bơm ép nƣớc sản lƣợng than đạt 74.216 tấn/tháng, tốc độ tiến gƣơng đạt 12,55m/tháng Nhƣng tháng áp dụng khoan ép nƣớc sản lƣợng tăng cao lên 93.133 tấn/tháng, tốc độ tiến gƣơng đạt 17,05m/tháng Cùng với tƣợng sập lở mặt gƣơng nhƣng với tần suất thấp xảy hơn, trƣớc tiến hành biện pháp khoan ép nƣớc ngày có tƣợng sập lở mặt gƣơng 2-3 lần, lần chiều dài gƣơng tụt lở khoảng 4-5m chiều sâu mặt gƣơng bị lở từ 0,7-1m, sau áp dụng biện pháp khoan ép nƣớc khoảng 2-3 ngày xảy sập lở mặt gƣơng lần, lần chiều dài gƣơng tụt lở từ 1,5-2,5m, chiều sâu mặt gƣơng bị lở từ 0,5-0,6m Qua thấy sau áp dụng giải pháp mang lại hiệu cao phòng ngừa sụt lở mặt gƣơng, nâng cao sản lƣợng suất lao động 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ *Kết luận - Phƣơng pháp bơm ép nƣớc vào vỉa than để tăng độ liên kết than có hiệu khơng cao bơm ép hóa chất song có nhiều ƣu điểm nhƣ cơng tác thi cơng đơn giản, sử dụng thiết bị vật tƣ sẵn có mỏ để thực hiện, giá thành thấp, góp phần cải tạo điều kiện mơi trƣờng làm việc - Việc bơm ép nƣớc vào gƣơng than giải pháp phịng ngừa lở gƣơng có hiệu nƣớc làm tăng tính dính kết, giảm độ dòn khối than nên nâng cao đƣợc độ ổn định gƣơng than -Giải pháp bơm ép nƣớc vào vỉa than đáp ứng đƣợc yêu cầu khả phịng ngừa sập lở mặt gƣơng tụt nóc, ngồi áp dụng bơm ép nƣớc vào vỉa than góp phần nâng cao sản lƣợng khai thác, tăng suất lao động cải thiện điều kiện làm việc *Kiến nghị - Trong trình khai thác cần quan tâm đến công tác gia cố vỉa than để mặt gƣơng cứng ổn định Ngoài biện pháp khoan ép nƣớc phịng tránh sập lở mặt gƣơng có tƣợng xảy sập lở mặt gƣơng cần thực thêm công tác củng cố, lăn đoản gỗ kết hợp trải lƣới thép - Đề nghị mỏ tiếp tục đầu tƣ thiết bị khoan máy bơm ép nƣớc có cơng suất lớn hơn, tốt để đẩy nhanh tốc độ làm ẩm vỉa than 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Dự án đầu tƣ khai thác phần dƣới mức -50 mỏ than Hà Lầm đƣợc hội đồng quản trị Tập đồn Cơng nghiệp than - Khoáng sản Việt nam phê duyệt định số 2095/QĐ-HĐQT ngày 5/9/2007 Lê Nhƣ Hùng (1999), Hệ thống phương pháp tính tốn thiết kế cơng nghệ khai thác hầm lò, Bài giảng, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Trần Văn Huỳnh, Đặng Văn Cƣơng (1993), Cơng nghệ khai thác hầm lị, Tập I, II, III, Bài giảng, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Đoàn Văn Kiển (2008), Nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ giới hóa khai thác thiết kế, chế tạo loại dàn chống tự hành phù hợp áp dụng điều kiện địa chất vỉa dày, độ dốc đến 35o vùng Quảng Ninh, Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nƣớc, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, Hà Nội Đào Hồng Quảng (2014), Nghiên cứu đề xuất áp dụng giải pháp gia cường khối đá nhằm nâng cao hiệu an tồn đào lị khai thác mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, Viện KHCN Mỏ Thái Hồng Phƣơng (2001), Áp lực mỏ hầm lò, Bài giảng, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Trần Văn Thanh (2004), Công nghệ khí hố khai thác than hầm lị, Giáo trình, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 8.程才(2014)。松软煤体煤壁注水增稳机理及工艺参数研究。 中国矿业大学。Trình Tài(2014), Nghiên cứu chế làm tăng ổn định gương than tham số công nghệ bơm ép nước điều kiện vỉa than mềm, Đại học Công nghiệp Mỏ Trung Quốc .梁世元，乔西如，李兵(2015)。煤层注水在三软煤层大采高综采工作 面中的应用。山东煤炭科技。Lƣơng Thế Nguyên, Kiều Tây Nhƣ, Lý Binh (2015), “Ứng dụng bơm ép nƣớc khai thác lị chợ giới hố chiều cao khấu lớn, điều kiện vỉa mềm”,Tạp chí Khoa học kỹ thuật than Sơn Đông ... Hiện tƣợng sập lở mặt gƣơng lò chợ giới hóa đồng - Phạm vi nghiên cứu: Lị chợ 7- 3 vỉa cơng ty than Hà Lầm Mục đích đề tài - Nghiên cứu lựa chọn biện pháp xử lí sập lở gƣơng lò chợ 7- 3 vỉa - Áp... vỉa mỏ than Hà Lầm lựa chọn cơng nghệ giới hóa hợp lí - Tổng quan giải pháp xử lí sập lở mặt gƣơng lị chợ giới Việt Nam qua lựa chọn giải pháp hợp lí áp dụng cho lị chợ 7- 3 vỉa công ty than Hà. .. -180 7- 2.1 1. 27 0 .76 289,60 0.62 312,50 Lò nghiêng thông gió lò chợ 7- 2.1 Lò xuyên vỉa đặt bang t?i mức -290 0.45 0 .72 0.43 0. 57 m 27. 09 m 22. 57 CGH. 17 Lò n?i s? Lò nghiêng vận tải lò chợ 7- 2.1